¿Cuál es el alcance del BLE en relación con su entorno?

A finales de los años 90, nació la tecnología de comunicación inalámbrica Bluetooth para sustituir a las conexiones por cable. Desarrollada por un consorcio de empresas (Ericsson, IBM, Intel, Nokia y Toshiba) denominado Grupo de Interés Especial Bluetooth (abreviado Bluetooth SIG), la tecnología Bluetooth se extendió muy rápidamente, y ahora se encuentra en todas partes de nuestra vida cotidiana, desde teléfonos inteligentes y accesorios de alta fidelidad hasta robots domésticos. Sin embargo, para sustituir a las conexiones por cable, el Bluetooth “clásico” debe ofrecer altas velocidades de transmisión de datos, lo que hace que esta tecnología consuma relativamente mucha energía. Además, su alcance de transmisión es bastante corto: entre 10 y 15 metros como máximo.

Unos diez años después del lanzamiento de Bluetooth, el Bluetooth de baja energía (BLE)democratizada por Apple con iBeacon. De hecho, estas dos tecnologías se utilizan con fines distintos. El Bluetooth “convencional” se utiliza para procesar, transferir e intercambiar grandes cantidades de datos sin interrupción (por ejemplo, audio), mientras que el Bluetooth LE se utiliza para la transferencia periódica de pequeñas cantidades de datos (temperatura, hora, identificador, etc.). Su funcionamiento discontinuo hace que esta tecnología consuma menos energía, lo que permite que las balizas y sensores inalámbricos funcionen durante varios años. Además, como Bluetooth Low Energy ofrece alcances de hasta varios cientos de metros, muchas empresas industriales están recurriendo a esta tecnología.

Pero, como cualquier tecnología de comunicación inalámbrica, BLE se comportará de forma diferente según el entorno en el que se utilice. En este artículo, analizamos su comportamiento en 4 entornos diferentes: Polígono industrial, oficinas, submarino y subterráneo.

Sin embargo, independientemente del entorno, dos criterios principales definen el rendimiento de un enlace BLE RF: el RSSI , que caracteriza la intensidad de la señal medida por el detector (escáner BLE), y la tasa de recepción, que caracteriza la tasa de éxito de una transmisión BLE. El uso de transmisores de alta potencia o detectores de alta sensibilidad (con o sin antena externa, con o sin preamplificación) mejora el RSSI, ofreciendo mayores alcances del enlace BLE. Se pueden alcanzar distancias de trabajo de 100 m con equipos estándar, y de hasta 500 m con equipos especializados. La velocidad de recepción depende del número de transmisores BLE visibles para el escáner y de su periodo de recurrencia. Limitar el número de tramas transmitidas a menos de 6.000 tramas por minuto (100 transmisores con un periodo de recurrencia de 1 segundo) garantiza una tasa de recepción superior al 80% con equipos estándar.

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¿Qué alcance tiene el BLE en un polígono industrial?

Los polígonos industriales suelen ser entornos que contienennumerosos objetos metálicos (estanterías, vigas, etc.) que pueden generar reflexiones o confinamientos que bloquean completamente la propagación de las ondas (jaulas de Faraday). En estos entornos, las distancias de comunicación pueden variar de un punto a otro y pueden existir “zonas de sombra”. En la práctica, los detectores deben instalarse lo más lejos posible de los objetos metálicos de mayor tamaño. A veces también será necesario aumentar el número de detectores o utilizar antenas remotas para cubrir las zonas de sombra. Como ya se ha explicado, el alcance de BLE depende de varios factores, entre ellos la elección de las balizas. El Bluetooth SIG proporciona una calculadora de alcance estimado basada en una serie de criterios, como la ganancia de la antena y la potencia de transmisión. Para un polígono industrial, el alcance estimado del BLE es de entre 73 y 140 m.

¿Qué alcance tiene el BLE en las oficinas?

Cada vez más utilizada en aplicaciones de edificios inteligentes, la tecnología Bluetooth de baja energía (BLE ) se adapta perfectamente a entornos de tipo “oficina”. Sin embargo, estos entornos se caracterizan por la presencia de objetos metálicos de tamaño pequeño y mediano (pantallas, ordenadores, etc.) y objetos absorbentes (cuerpos humanos en particular) que pueden alterar ligeramente el alcance de la señal. Los espacios más altos (cerca del techo) suelen presentar menos obstáculos a la propagación, por lo que recomendamos instalar los detectores en altura. Aquí tienes una estimación del alcance de BLE realizada por el Bluetooth SIG para un entorno de oficina:

¿Qué alcance tiene el BLE bajo el agua y bajo tierra?

El uso de tecnologías de comunicación inalámbricas bajo el agua y bajo tierra es un tema de interés para muchos organismos gubernamentales, así como para las empresas. En la actualidad, las ondas sonoras (sonar) son utilizadas en particular por los submarinos para comunicarse. Sin embargo, la gama de frecuencias utilizada para las comunicaciones Bluetooth (pero también WiFi y Zigbee), en torno a 2,4 GHz, se ha elegido porque corresponde a la máxima absorción por las moléculas de agua. Esto limita el alcance de estas comunicaciones y significa que pueden utilizarse para redes “locales” que no necesiten contaminar las redes adyacentes. Sumergido en agua líquida, el alcance de un enlace de radiofrecuencia de 2,4 GHz raramente supera 1 m. Del mismo modo, bajo tierra, las señales de 2,4 GHz se absorben muy fuertemente, bien por la presencia de agua, bien por la presencia de partículas metálicas en las rocas, que actúan como objetos dispersores/difractores. El alcance de BLE en estos entornos también es del orden de 1 m.

En conclusión

Como todas las tecnologías de comunicación inalámbrica, BLE se comportará de forma diferente según el entorno en el que se utilice, pero sigue ofreciendo un rendimiento bueno y suficiente, incluso en entornos complejos. Además, su bajo consumo de energía y su funcionamiento inalámbrico garantizan unos costes de adquisición reducidos, lo que permite a las empresas implantar proyectos IoT de forma rápida y sencilla.